遇到AD跳动、输出不稳定的朋友可参阅：模拟电路串扰问题及解决原则

yanwang · 发表于 2005-9-28 11:06:26

看到大家经常问到AD跳动、数据不稳定之类的问题特做此贴：

地线大面积敷铜是一种电路抗干扰措施，对于模拟、

数字电路都是十分必要的，但你要明白他的作用仅仅是吸

收来自外界和内部的电磁波辐射。

内部干扰还有一种形式叫串扰，这种干扰是由

于电路的铜箔存在一定的电阻，而当电流通过是会因此产

生电压降。由于不合理的布线，导致这个压降跌加到了输

入信号上，因此而产生了串扰。由于由于数字电路的躁声

容限很高，所以这种串扰对于数字电路没有影响；而模拟

电路对于输入信号的变化敏感，串扰对于模拟电路的影响

程度取决于输入信号的幅度。越是小信号处理，串扰的作

用越明显。其作用的结果就是输出信号不稳定，AD结果跳，

串扰小的几个字，厉害的几十个甚至几百个（当然要看你

的AD位数了）。由于现在大家平常接触模拟电路比较少，

所以往往没有留意这个问题。

对策：在布线时，请格外重视模拟部分的布线，

信号线要短，地线要注意回路的流向和途径，不要直接采用

自动布线的结果，要手工修改为合理的途径流向。敷铜时

注意分区的合理。有的地方地线哪怕直接可以连通，也要绕开，

模拟地和数字地要在一点接合。

何谓途径流向合理？原则是：以处理的信号来讲，由弱

到强，由强到电源。坚持这样的原则就可以解决串扰的问题，

当然其他的措施象芯片附近放上退藕电容之类的措施仍然是

必要的。具体就比较多了，不是一两句话讲的完的，不明白

的可以找有关PCB布线的书籍资料看看。

gxlujd · 发表于 2005-9-28 11:11:15

在AD输入端做个有源或无源RC的低通滤波器也可以减轻AD数据跳动的问题。

AA55 · 发表于 2005-9-28 12:16:04

要特别重视地回路和防止串扰的问题，这个需要摸索、试验并多看书去理解。

这些问题都和分布参数、布局等实际情况密切相关的，往往原理图反映不出来，所以很多人觉得神秘不解。

CGHA_76 · 发表于 2005-9-28 12:46:10

我的观点，关于一点接地：请尽快入电源地（环路最小），而不要片面的去追求什么一点接地。当然模拟地和数字地分开的原则还是有效。另外关于铺地：只要你的电源线足够粗，铺地只是起到屏蔽和美观作用。其他：信号放大方式及放大器件精度，电源是否干净（包括基准），温飘（在一定时间后达到热平衡后另谈），滤波方式（包括硬件和软件），传感器接线方式，接线端子是否牢靠，焊接工艺（手工焊最好清洗一下），是否虚焊，你的软件是否有误:{ 等等。

yanwang · 发表于 2005-9-28 18:48:28

回：【1楼】 gxlujd 彩虹数码

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输入加滤波有它的作用，但只限于滤除混杂在输入信号中无用成分；大多数情况下对于串扰是无能为力的。因为滤波单元的地可能就叠加在串扰信号之上！

关于这种情况我曾遇到过数次：一次是做汽车电动窗控制器，因为串扰，车窗玻璃刚刚动还没关上就停下来，完全不能正常工作。加滤波什么都不顶用，重新布个PCB，什么元件电路都没改就OK了。还有一次是做仪表，0.01%的分辨率，开始跳动几十个字，加硬件滤波，软件滤波仍然波动十几个字；后来切割地线重新导向，取消硬件滤波，跳动几个字，软件滤波加到3次平均，波动1~3个字，5次平均变化1~2个字。（后来重新布个PCB，没有硬件滤波，软件滤波关掉，一般情况下波动1~2个字。因为传感器的灵敏度及所用量程范围不同，输出信号有较大差异，小信号情况下最大波动为3~4个字。但是软件滤波加到3~5次平均后，可以达到偶尔波动1个字的稳定程度。

经过这几次事故，让我格外重视PCB的排布，信号、电流的流向，流通路径，电源线的分布等等，这些环节全部依靠手工修改雕琢确定。

AA55 · 发表于 2005-9-28 18:54:58

还是我以前那句话：模拟电子需要修_炼。

可惜，现在的人都热衷于数字技术，忘记了这个世界本来就是模拟的:(

dengchongguang · 发表于 2005-9-28 20:39:25

地线要注意回路的流向和途径:由弱到强，由强到电源。

那位能贴一个你画的,成功的,PCB板上来说明这个问题?

看了你的PCB的模拟部分是怎么走的,在我们的脑子里有一个参考.

ilan2003 · 发表于 2005-9-28 22:03:00

布线是个问题，运放的使用也是个大大的问题啊，电路的设计。。。包括很多的方面

dengchongguang · 发表于 2005-9-29 17:58:02

(来自《电子工程专辑》论坛，作者： Second_Encounter)

主要针对高精度测量类的AD.

1:参考电压需要足够精确,推荐使用外部高精准参考电压.

2:如果PGA可调,增益系数一般是越小噪声越低.

3:一般最好用到满量程,此时AD精度不浪费.

4:如果有偏置,需要进行自校.

5:请注意在使用DEMO板调试时,会由调试口导入PC噪声,由信号连接线导入外部噪声,因此建议使用屏蔽电缆传输信号.

6:板上注意模拟电源和数字电源,以及模拟地和数字地要分开,减少耦合噪声路径.

7:使用差分输入可以减少共模噪声,但是差模噪声会增大.

8:如果是片内集成AD的MCU,支持高速时钟,如果不影响性能,内部工作时钟越低,对您的AD采样引起的干扰越小,如果是板上就需要注意走线和分区.

9:信号输入前级接滤波电路,一般一阶RC电路较多,注意Fc=1/1000~1/100 采样频率,电阻和电容的参数注意选取.信号接入后级接滤波电路最好采用sinc滤波方式.注意输入偏置电流会限制您外部的滤波电阻阻值的大小.

R x Ib < 1LSB.

有的片内AD还有集成输入Buffer,有助与抑制您的噪声,一般是分两当,看输入信号范围和满量程之间的关系.

AD分为很多中,SAR,FLASH,并行比较型,逐次逼近型,Delta sigma型,一般是速度越高,精度越高越贵,所以ADI之类的公司一直那么富裕,赚黑钱......

针对不同场合不同成本不同要求分别选用.

还得注意是您的Layout.

经验数据:做到以上几点,您的分辨率会提高好几位.

zrx737 · 发表于 2009-3-17 19:06:27

mark

blue.fox · 发表于 2009-9-12 16:18:12

马克一下

wahaha · 发表于 2009-9-15 22:58:37

MARK

sleepyscorpio · 发表于 2009-9-15 23:15:18

学习了！谢谢！

daydayuper · 发表于 2009-9-16 00:07:04

学习

zxq6 · 发表于 2009-9-16 00:42:14

8楼方便解释下那几种AD的区别么？

rube · 发表于 2009-9-16 08:59:28

技术贴是要顶的

Bird · 发表于 2009-9-16 09:15:42

学习

jclhp · 发表于 2009-9-16 09:26:29

能上个具体实例就好了。失败和成功的对比下。

tangfree · 发表于 2009-9-16 09:40:36

楼主能不能把布线失败和成功的PCB截图放上来供大家学习，这样子更好理解了。毕竟道理大家都知道，确的是实际操作的经验。

tianyuwei · 发表于 2009-9-16 10:39:24

顶18楼---实践流程好说

eric_wang · 发表于 2009-9-16 11:32:26

學習

fjh120 · 发表于 2009-9-16 19:04:36

好贴顶一个

qinzhifeng · 发表于 2009-9-16 20:12:54

学习

51hubao · 发表于 2009-9-20 13:55:31

mark

fx343822334 · 发表于 2010-5-13 17:13:15

回复【5楼】AA55
还是我以前那句话：模拟电子需要修_炼。
可惜，现在的人都热衷于数字技术，忘记了这个世界本来就是模拟的:(
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模拟是个好东东，可惜自己就是很欠缺！学习。。。

yelong98 · 发表于 2010-5-13 18:05:31

mark,经常遇到这种问题

zlfxia · 发表于 2010-5-13 22:04:24

恳请楼主分享您宝贵的经验，我将用谦卑的心去认真地学习

xinxinEC · 发表于 2011-5-25 16:28:53

学习

sjssjs · 发表于 2011-6-17 10:17:39

采用数字滤波试试。

qjs412 · 发表于 2011-6-17 10:37:55

好贴！！

在microchip的AD芯片资料里面，上面都建议电源走线的时候最好以星形方式，

按它上面的要求，确实跳动只在2-3个字节左走！！（12位的AD）

largeboss · 发表于 2011-6-17 11:59:58

mark

voval · 发表于 2011-6-17 12:09:06

mark~

ababvic · 发表于 2011-6-17 15:27:30

mark

xiaole01 · 发表于 2011-7-9 15:02:54

AD常用，大家快上图，老衲要好好学学。

snkaka · 发表于 2011-7-9 15:17:01

mark

zht9961020 · 发表于 2011-7-10 14:37:11

xrwf_2009 · 发表于 2011-7-10 16:47:18

马克

longcai1988 · 发表于 2011-7-11 09:04:42

MARK

psbhero · 发表于 2011-7-19 17:15:52

mark

largeboss · 发表于 2011-7-19 19:03:17

mark

reflecter · 发表于 2011-7-19 23:10:30

谢谢分享

clqfly · 发表于 2011-7-22 11:12:40

mark

WillFeng · 发表于 2011-7-30 20:46:38

mark
有时间慢慢学习。

mzbhy · 发表于 2011-7-30 21:31:46

恩学习学习。

sanji · 发表于 2011-8-4 09:33:25

mark一下

kaixin201212 · 发表于 2011-8-4 22:39:07

回复【楼主位】yanwang
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嗯，进入学习

ping624 · 发表于 2011-8-21 16:57:52

MARK

kill_c · 发表于 2011-8-21 17:47:22

MAKE

yangfeng_f1 · 发表于 2011-8-25 08:52:47

经常使用到AD，mark下。

AVR_ARM · 发表于 2011-8-25 09:10:41

回复【1楼】gxlujd 彩虹
在ad输入端做个有源或无源rc的低通滤波器也可以减轻ad数据跳动的问题。
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此方法通过降低带宽来提高抗干扰，应用范围过于狭隘。

liwboy · 发表于 2011-8-25 09:33:00

唉晚了，昨天才画好AD板子，没看到啊！

xueyoujin · 发表于 2011-11-15 20:49:12

mark

xtxdg · 发表于 2011-11-21 23:45:03

回复【4楼】yanwang
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mark 顶啊正被这些方面困扰啊

bolizhicheng204 · 发表于 2012-7-15 21:12:17

谢谢分享

xxt · 发表于 2012-9-22 07:20:28

100k的采样平率RC用多大的一般？

chenerbox2 · 发表于 2012-9-22 07:40:22

12位以下的比较好布,我以前画个12位的demo板(microchip 的 mcp3204) 基本就跳一个字,后来改16位的

ads8364,怎么折腾也得跳3-4个字

waking · 发表于 2012-9-22 08:55:16

一个字是指1/4096（12位AD）吗？大家一般都在一个什么精度？我的是4/4096，是不是比较大啊。

283868130 · 发表于 2012-9-22 08:59:46

受益匪浅，顶LZ

RC只可以过滤大的波动，这个是很容易做到的

对于AD值尾数的跳动，就必须注意PCB布板了
原先一直只注意到要保证地平面的完整性，LZ打开了一个新思路
细节上可能只能意会了

我试试！

sunplus · 发表于 2013-5-3 14:16:57

学习了标记下

jz701209李 · 发表于 2013-5-3 14:41:26

学习一下....

jackwang123 · 发表于 2013-5-3 16:56:45

这个问题我也遇到过，由于底线设计不合理，造成有串扰，我用24位AD比较多

freethink168@ · 发表于 2013-5-5 02:11:03

mark，学习下

遇到AD跳动、输出不稳定的朋友可参阅：模拟电路串扰问题及解决原则

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